变电站场景的红外图像受噪声干扰大、纹理信息不明显，拼接过程中易出现拼接痕迹或重影现 象。针对上述问题，本文提出一种改进最佳缝合线的红外图像拼接方法。该方法首先采用 SIFT 算法 提取图像区域特征，实现图像配准；然后在两幅图像的重合区域上引入局部权重系数，并对图像颜色 差异强度进行形态学操作，减少红外图像的噪声干扰，以此改善能量函数图的纹理信息。最后，利用 动态规划改进缝合线搜索准则，在图像重叠区域搜索出最佳缝合线。实验结果表明，与渐入渐出法和 最佳缝合线法比较，本文方法在拼接后图像的平均梯度、图像清晰度和图像边缘强度均有所提高，融 合区域过渡更平滑自然，拼接痕迹明显减少。

为了提高平面光栅成像系统的点扩展函数(PSF)提取准确度,构建PSF模型,提出一种基于Boltzmann函数的刃边函数拟合方法。构建以入射角为自变量的双曲线型变化PSF模型,揭示了光栅成像系统PSF的分布规律。最后,采用Lucy-Richardson算法对不同模糊程度的图像进行复原,并对复原后的图像进行质量评价,其中灰度平均梯度(GMG)提升均在60.2%以上,结构相似度(SSIM)提升均在66.5%以上。对比不同拟合方法的复原效果,结果表明,所提方法在对像差较大的图像进行复原时,效果明显优于其他同类方法,建立的PSF模型也可以准确地表现光栅成像系统的特性。

为了满足特殊管道弯曲度的高精度测量要求,提出了一种基于双激光准直电荷耦合器(CCD)的测量方法,介绍了单激光准直与双激光准直CCD的弯曲度测量原理,建立了靶标的动态旋转模型,通过双激光光斑的精确定位与同心圆的现场标定准确地提取靶标的旋转角度,对测量结果进行校正,从而实现特殊管道弯曲度的精确测量。实验结果表明,幅值偏差为±0.01 mm,方位角偏差为±10″,该方法具有较高的测量精度且稳定性好,可满足特殊管道弯曲度的高精度测量要求。

为了提高光电测量系统对火炮重要静态参数——弯曲度的测量精度,提出了一种基于同心圆现场定标的实时畸变校正方法,并设计了一套自定中测量装置。首先调整测量装置中靶标的水平和竖直定位,消除偏心畸变;然后采用曲率估计的方法实时提取现场标定同心圆,对光学系统的畸变变化情况进行检测;最后根据检测对弯曲度的测量结果进行校正,进而实现弯曲的高精度测量。对焦距为6.00 mm 的弯曲度测量系统进行多点测试,实验结果表明：该方法具有较强的稳定性,校正精度高且实时性好,与传统的校正方法相比,校正后的测量偏差由±0.15mm 提高到±0.05 mm,且单点校正时间小于0.49 s,有效地提高了系统的测量精度。

高速高机动目标的被动定位跟踪在理论上和实践上均有较高的技术难度，传统的定位算法难以同时满足定位精度和实时性的要求。本文以交互式多模型算法(IMM)为框架，根据多速率跟踪(MRT)的思想，实现了模式空间与测量空间的多速率混合滤波，并给出了多速率常高通(CH)和常高高通(CH2)模型的统一表示形式。同时，引入自适应“当前”统计模型对高度机动的运动模型进行刻画，在此基础上，根据各模型假定的机动性，多模型综合选配了粒子滤波算法和卡尔曼滤波算法，从而建立了高速高机动目标的多速率交互式多模型跟踪算法。实验结果表明，与传统的跟踪算法相比，本文算法定位精度高，误差小于4%斜距；运算复杂度低，具有高于25 Hz 的速率更新目标状态的能力。

针对火炮身管内表面观测的特殊需求, 考虑到传统的图像拼接方法效率低或精度低的缺陷, 提出了一种硬件和软件相结合的基于旋转扫描序列内表图像的全景拼接方案和图像拼接算法。该方案用步进电机驱动45°平面反射扫描镜和CCD相机同步旋转来实现对等距内表面序列图像的快速获取, 利用获取的序列图像根据步进电机的步进角度完成内表面全景图像的粗级拼接, 即在拼接中首先对步进旋转角度θ和图像素距离P进行标定, 然后根据标定结果选取待配准的子图像区域, 在子图像区域中采用基于相位相关的图像配准方法对图像进行像素级配准, 从而完成对序列图像的精级拼接。为了实现图像的平滑过渡避免出现拼接痕迹, 最后提出了基于人眼视觉特性的高斯函数权值加权图像融合过渡的方法。试验和仿真结果表明：该方案能够实现内表图像的快速高精度全景拼接, 拼接的精度达到像素级, 拼接时间小于500 ms, 能够满足内腔表面观测的实时性需求, 非常适合工程实际应用。

红外图像具有对比度低和信噪比低等特点,实用中必须进行增强处理。将小波分析与模糊逻辑相结合,提出了一种基于二代小波变换的红外图像非线性增强算法。该算法首先利用二代小波变换对图像进行分解,提取图像的多尺度细节特征,然后,根据目标和背景噪声信号的差异,通过模糊非线性增强算子分别对各个分解层的高频子带进行非线性增强来改变目标特征的强度,抑制背景信号,最后利用小波反变换重构图像,以实现图像的对比度增强和背景抑制。与几种常用的图像增强算法实验结果相比,此算法能有效地抑制图像中的背景噪声,增强目标内容信息,取得了较好的增强效果。

为满足复杂靶标背景下激光光斑形心的高精度定位要求, 提出了一种基于几何特征约束残差修剪的定位方法。首先通过分析成像特点提取激光光斑; 然后在几何特征约束下对残差边缘进行二次修剪, 优化边缘; 最后利用最小二乘拟合法得到激光光斑形心的精确定位, 并将其应用于火炮的重要静态参数——弯曲度测量。实验结果表明, 该方法具有较强的稳定性, 定位精度高且实时性好, 与传统的定位方法相比, 复杂靶标上激光光斑的水平和竖直定位偏差均由±1.2 pixel提高到±0.2 pixel, 单次定位时间小于0.31 s, 可实现复杂靶标背景下激光光斑形心的快速精确定位。